DE102011054993A1 - Device and method for cooling a drive unit in a hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung und Verfahren zur Kühlung eines Antriebsaggregates (power-pack) in einem Hybridfahrzeug, die aus einem Verbrennungsmotor ausgelassenes Kühlwasser durch Verbinden des Verbrennungsmotors mit einem Kühler (12) über einen ersten Kühlwasserkanal zirkuliert, wobei die Vorrichtung ein Antriebsaggregat (21), das Fahrinformationen des Fahrzeuges erfasst und den Betrieb des Verbrennungsmotors und eines Elektromotors steuert, einen Niedrigtemperaturkühler (22), der über einen zweiten Kühlwasserkanal mit dem Antriebsaggregat (21) verbunden und parallel zu dem Kühler (12) angeordnet ist und Wärme des von dem Antriebsaggregat (21) ausgelassenen Kühlwassers abführt, und eine elektrische Wasserpumpe (23) aufweist, die in dem zweiten Kühlwasserkanal angeordnet ist und in Erwiderung auf ein von einer elektronischen Steuereinrichtung ECU (25) ausgegebenes elektrisches Signal betrieben wird, um das Kühlwasser durch das Antriebsaggregat (21) und den Niedrigtemperaturkühler (22) hindurch zu zirkulieren.Apparatus and method for cooling a power pack in a hybrid vehicle circulating cooling water discharged from an internal combustion engine by connecting the engine to a radiator (12) via a first cooling water passage, the apparatus comprising a drive unit (21) providing driving information of the engine Vehicle detects and controls the operation of the internal combustion engine and an electric motor, a low-temperature radiator (22) which is connected via a second cooling water passage with the drive unit (21) and arranged parallel to the radiator (12) and heat of the of the drive unit (21) omitted Cooling water dissipates, and an electric water pump (23), which is arranged in the second cooling water channel and is operated in response to an output from an electronic control unit ECU (25) electrical signal to the cooling water through the drive unit (21) and the low-temperature radiator (22) h to circulate through it.
Description
Für die Anmeldung wird die Priorität der am 11. Juli 2011 eingereichten
Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung in einem Hybridfahrzeug, und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Kühlung eines Antriebsaggregates (power-pack) in einem Hybridfahrzeug, mit denen ausschließlich ein Antriebsaggregat gekühlt werden kann, das Energie in dem Hybridfahrzeug steuert.The invention relates to a cooling device in a hybrid vehicle, and in particular to a device and a method for cooling a power pack in a hybrid vehicle, with which only a drive unit can be cooled, which controls energy in the hybrid vehicle.
Als sehr kraftstoffeffiziente und umweltfreundliche Fahrzeuge stehen in der Fahrzeugindustrie zunehmend Hybridfahrzeuge im Mittelpunkt, die sowohl einen Verbrennungsmotor als auch einen Elektromotor als Energieversorgung verwenden.As very fuel-efficient and environmentally friendly vehicles, the focus in the vehicle industry is increasingly on hybrid vehicles, which use both an internal combustion engine and an electric motor as energy supply.
Solche Hybridfahrzeuge sind mit einem Antriebsaggregat (power-pack) ausgestattet, das eine einzelne Steuervorrichtung ist, um den Antrieb des Verbrennungsmotors und des Elektromotors zu steuern, und das Antriebsaggregat sammelt Fahrinformationen des Fahrzeuges und bestimmt, welcher der Motoren zum Fahren verwendet wird.Such hybrid vehicles are equipped with a power pack which is a single control device for controlling the drive of the engine and the electric motor, and the drive unit collects driving information of the vehicle and determines which of the motors is used for driving.
Da das Antriebsaggregat beim Betrieb Wärme erzeugt, muss die Wärme abgeführt werden, so dass das Antriebsaggregat betrieben werden kann, ohne beschädigt zu werden.Since the drive unit generates heat during operation, the heat must be dissipated so that the drive unit can be operated without being damaged.
Insbesondere verwendet ein leichtes Hybridfahrzeug, das sehr von dem Verbrennungsmotor abhängig ist, Motorkühlwasser zum Kühlen des Antriebsaggregates.In particular, a lightweight hybrid vehicle that is highly dependent on the internal combustion engine uses engine cooling water to cool the prime mover.
Jedoch wird mit der herkömmlichen Vorrichtung zur Kühlung des Antriebsaggregates in einem Hybridfahrzeug das aus dem Kühler
Da es erforderlich ist, die elektrische Wasserpumpe
Infolge dieses Problems gibt es eine Einschränkung im Fahrbereich des Hybridfahrzeuges.As a result of this problem, there is a limitation in the driving range of the hybrid vehicle.
Mit der Erfindung werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Kühlung eines Antriebsaggregates in einem Hybridfahrzeug geschaffen, die einzeln und effizient gesteuert werden, um das Antriebsaggregat des Hybridfahrzeuges zu kühlen.The invention provides an apparatus and a method for cooling a drive unit in a hybrid vehicle, which are controlled individually and efficiently in order to cool the drive unit of the hybrid vehicle.
Nach einem Aspekt der Erfindung weist eine Vorrichtung zur Kühlung eines Antriebsaggregates (power-pack) in einem Hybridfahrzeug ein Antriebsaggregat, einen Niedrigtemperaturkühler und eine Pumpe, wie eine elektrische Wasserpumpe, auf. Das Antriebsaggregat steuert den Betrieb eines Verbrennungsmotors und eines Elektromotors durch Erfassen von Fahrinformationen des Fahrzeuges. Der Niedrigtemperaturkühler ist über einen Kühlungskanal, wie einen Kühlwasserkanal, mit dem Antriebsaggregat verbunden, führt Wärme aus dem von dem Antriebsaggregat ausgelassenen Kühlwasser ab, und ist parallel zu einem Kühler angeordnet. Die elektrische Wasserpumpe ist in dem Kühlwasserkanal angeordnet und wird in Erwiderung auf ein von einer elektronischen Steuereinrichtung (ECU) ausgegebenes elektrisches Signal betrieben, um das Kühlwasser oder andere geeignete Kühlflüssigkeiten durch das Antriebsaggregat und den Niedrigtemperaturkühler hindurch zu zirkulieren.According to one aspect of the invention, a device for cooling a power pack in a hybrid vehicle includes a power plant, a low-temperature radiator and a pump such as an electric water pump. The drive unit controls the operation of an internal combustion engine and an electric motor by detecting driving information of the vehicle. The low-temperature radiator is connected to the engine via a cooling passage such as a cooling water passage, discharges heat from the cooling water discharged from the engine, and is arranged in parallel to a radiator. The electric water pump is disposed in the cooling water passage and is operated in response to an electric signal output from an electronic control unit (ECU) to circulate the cooling water or other suitable cooling liquids through the engine and the low-temperature radiator.
Die Vorrichtung kann ferner ein Kühlgebläse aufweisen, das von der ECU gesteuert wird, um Außenluft in den Niedrigtemperaturkühler einzuführen.The apparatus may further include a cooling fan controlled by the ECU to introduce outside air into the low-temperature radiator.
Das Kühlgebläse kann wahlweise durch eine Pulsweitenmodulations-(PWM)Steuerung, welche die Drehzahl des Kühlgebläses unter Berücksichtigung der Temperatur des Antriebsaggregates und der Geschwindigkeit des Fahrzeuges steuert, oder durch eine Ein/Aus-Steuerung, die den Betrieb des Kühlgebläses steuert, gesteuert werden.Optionally, the cooling fan may be controlled by pulse width modulation (PWM) control which controls the speed of the cooling fan in consideration of the temperature of the power plant and the speed of the vehicle, or be controlled by an on / off control, which controls the operation of the cooling fan.
Der Niedrigtemperaturkühler kann vor dem Kühler in dem Fahrzeug positioniert sein.The low temperature radiator may be positioned in front of the radiator in the vehicle.
Die elektrische Wasserpumpe kann derart gesteuert werden, dass die Drehzahl durch die Temperatur des Antriebsaggregates bestimmt wird.The electric water pump can be controlled such that the speed is determined by the temperature of the drive unit.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zur Kühlung eines Antriebsaggregates (power-pack) in einem Hybridfahrzeug das Bestimmen des Starts einer Wasserpumpe, das Betreiben der Wasserpumpe und das Bestimmen eines Motorbetriebs auf. Der Schritt des Bestimmens des Starts einer Wasserpumpe bestimmt durch Erfassen von Fahrinformationen eines Hybridfahrzeuges, ob die Temperatur eines Antriebsaggregates über einer ersten Temperatur liegt, die zum Starten der elektrischen Wasserpumpe festgelegt wird. Der Schritt des Betreibens der Wasserpumpe betreibt die elektrische Wasserpumpe derart, dass das Kühlwasser oder andere geeignete Kühlflüssigkeiten durch das Antriebsaggregat und den Niedrigtemperaturkühler hindurch zirkulieren, wenn in dem Schritt des Bestimmens des Starts der Wasserpumpe die Temperatur des Antriebsaggregates über der ersten Temperatur liegt. Der Schritt des Bestimmens eines Motorbetriebs bestimmt, ob der Motor des Hybridfahrzeuges in Betrieb ist und, und geht zu dem Schritt des Bestimmens des Starts der Wasserpumpe über, wenn der Motor in Betrieb ist.According to another aspect of the invention, a method of cooling a power pack in a hybrid vehicle includes determining the start of a water pump, operating the water pump, and determining engine operation. The step of determining the start of a water pump determines, by detecting driving information of a hybrid vehicle, whether the temperature of a prime mover is above a first temperature set for starting the electric water pump. The step of operating the water pump operates the electric water pump such that the cooling water or other suitable cooling fluid circulates through the prime mover and the low temperature radiator when the temperature of the prime mover is above the first temperature in the step of determining the start of the water pump. The step of determining engine operation determines whether the engine of the hybrid vehicle is operating and, and proceeds to the step of determining the start of the water pump when the engine is in operation.
Das Verfahren kann ferner das Bestimmen des Starts eines Kühlgebläses, wobei bestimmt wird, ob die Temperatur des Antriebsaggregates über einer zweiten Temperatur liegt, das Bestimmen des Starts des Kühlgebläses nach dem Bestimmen des Starts der Wasserpumpe durchgeführt wird, und die zweite Temperatur höher als die erste Temperatur festgelegt wird, und das Betreiben des Kühlgebläses aufweisen, wobei das Kühlgebläse betrieben wird, wenn beim Bestimmen des Starts des Kühlgebläses die Temperatur des Antriebsaggregates über der zweiten Temperatur liegt.The method may further include determining the start of a cooling fan determining whether the temperature of the prime mover is above a second temperature, determining the start of the cooling fan after determining the start of the water pump, and the second temperature higher than the first Temperature is set, and have the operation of the cooling fan, wherein the cooling fan is operated, when determining the start of the cooling fan, the temperature of the drive unit is above the second temperature.
Beim Betreiben des Kühlgebläses kann wahlweise eine Pulsweitenmodulations-(PWM)Steuerung, welche die Drehzahl des Kühlgebläses unter Berücksichtigung der Temperatur des Antriebsaggregates und der Geschwindigkeit des Fahrzeuges steuert, oder eine Ein/Aus-Steuerung, die den Betrieb des Kühlgebläses steuert, verwenden.In operating the cooling fan, pulse width modulation (PWM) control which controls the speed of the cooling fan in consideration of the temperature of the power plant and the speed of the vehicle or on / off control which controls the operation of the cooling fan may optionally be used.
Das Prüfen der Wasserpumpe, wobei bestimmt wird, ob es einen Fehler in der elektrischen Wasserpumpe gibt, kann vor dem Bestimmen des Starts der Wasserpumpe durchgeführt werden, und das Bestimmen des Starts der Wasserpumpe kann durchgeführt werden, wenn beim Prüfen der Wasserpumpe bestimmt wird, dass die elektrische Wasserpumpe in einem Normalzustand ist.Checking the water pump, determining whether there is a fault in the electric water pump, may be performed before determining the start of the water pump, and determining the start of the water pump may be performed when it is determined when checking the water pump the electric water pump is in a normal state.
Das Bestimmen des Eintritts in einen Sicherheitsmodus, bei dem bestimmt wird, ob die Temperatur des Antriebsaggregates über einer ersten Temperatur liegt, wird durchgeführt, wenn beim Prüfen der Wasserpumpe bestimmt wird, dass die elektrische Wasserpumpe nicht in einem Normalzustand ist. Das Betreiben in einem Sicherheitsmodus, bei dem das Antriebsaggregat in einem Sicherheitsmodus betrieben wird, wird durchgeführt, wenn beim Bestimmen des Eintritts in den Sicherheitsmodus bestimmt wird, dass die Temperatur des Antriebsaggregates über der ersten Temperatur liegt. Das Betreiben in einem Normalmodus, bei dem das Antriebsaggregat in dem Normalmodus betrieben wird, wird durchgeführt, wenn beim Bestimmen des Eintritts in den Sicherheitsmodus bestimmt wird, dass die Temperatur des Antriebsaggregates gleich oder unter der ersten Temperatur ist.Determining the entry into a safety mode in which it is determined whether the temperature of the prime mover is above a first temperature is performed when it is determined when checking the water pump that the electric water pump is not in a normal state. The operation in a safety mode, in which the drive unit is operated in a safety mode, is performed when it is determined in determining the entry into the safety mode that the temperature of the drive assembly is above the first temperature. The operation in a normal mode in which the power plant is operated in the normal mode is performed when it is determined in determining the entry into the safety mode that the temperature of the prime mover is equal to or below the first temperature.
Beim Betreiben der Wasserpumpe wird die Drehzahl der elektrischen Wasserpumpe durch das Antriebsaggregat gesteuert und durch die Temperatur des Antriebsaggregates bestimmt.When operating the water pump, the speed of the electric water pump is controlled by the drive unit and determined by the temperature of the drive unit.
Mit der Vorrichtung und dem Verfahren zur Kühlung eines Antriebsaggregates in einem Hybridfahrzeug gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung ist es möglich, die Kühlleistung durch unabhängiges Zirkulieren des Kühlwassers mit niedriger Temperatur in dem Antriebsaggregat zu verbessern, da ein Hauptkühler, der das aus dem Motor ausgelassene Kühlwasser kühlt, und ein Nebenkühler, der ausschließlich das Antriebsaggregat kühlt, getrennt sind.With the apparatus and method for cooling a prime mover in a hybrid vehicle according to various exemplary embodiments of the invention, it is possible to improve the cooling performance by independently circulating the low temperature cooling water in the prime mover since a main radiator discharges the cooling water discharged from the engine cools, and a subcooler, which cools only the drive unit, are separated.
Die Temperatur des in dem Antriebsaggregat zirkulierenden Kühlwassers ist erheblich niedriger als die des Kühlwassers von dem Motor, was zu einer Erhöhung der Effizienz des Antriebsaggregates führt.The temperature of the circulating in the drive unit cooling water is considerably lower than that of the cooling water from the engine, which leads to an increase in the efficiency of the drive unit.
Die Vorrichtung kann in einem Gebiet mit hoher Temperatur betrieben werden, so dass es möglich ist, das benutzbare Gebiet zu erweitern, in dem das Hybridfahrzeug fahren kann.The apparatus can be operated in a high temperature area so that it is possible to expand the usable area in which the hybrid vehicle can travel.
Da es möglich ist, die Bauteile in dem Antriebsaggregat für eine niedrige zulässige Temperatur zu gestalten, wird der Freiheitsgrad der Gestaltung erhöht.Since it is possible to design the components in the drive unit for a low allowable temperature, the degree of freedom of the design is increased.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. In the drawing show:
Mit Bezug auf die Zeichnung wird eine Vorrichtung zur Kühlung eines Antriebsaggregates in einem Hybridfahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung beschrieben.With reference to the drawing, an apparatus for cooling a power plant in a hybrid vehicle according to an exemplary embodiment of the invention will be described.
Die Kühlvorrichtung gemäß der Erfindung ist unabhängig von einer üblichen Motorkühlvorrichtung angeordnet, die Kühlwasser oder andere geeignete Kühlflüssigkeiten zwischen einem Motor
Das heißt, die Kühlvorrichtung gemäß der Erfindung weist, wie in
Das Antriebsaggregat
Der Niedrigtemperaturkühler
Der Niedrigtemperaturkühler
Eine Pumpe, wie eine elektrische Wasserpumpe
Diese Konfiguration kann ferner ein Kühlgebläse
Die elektrische Wasserpumpe
Wenn das Kühlgebläse
Die Bezugszeichen
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Kühlung eines Antriebsaggregates in einem Hybridfahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung beschrieben.Hereinafter, a method of cooling a power plant in a hybrid vehicle according to an exemplary embodiment of the invention will be described.
Wie in
Durch das Bestimmen des Starts der Wasserpumpe in S120 wird bestimmt, ob die Temperatur des Kühlwassers, das durch das Antriebsaggregat
Anderenfalls, wenn die Temperatur des Antriebsaggregates
Es ist bevorzugt, vor der Durchführung des Bestimmens des Starts einer Wasserpumpe in S120 das Prüfen der Wasserpumpe in S110 durchzuführen, wodurch bestimmt wird, ob die elektrische Wasserpumpe
Das Betreiben der Wasserpumpe in S130 ermöglicht, dass das Kühlwasser zwischen dem Antriebsaggregat
Durch das Bestimmen des Motorbetriebs in S160 wird bestimmt, ob der Motor
Wenn die Temperatur des Antriebsaggregates
Durch das Bestimmen des Starts eines Kühlgebläses in S140 wird bestimmt, ob die Temperatur des Antriebsaggregates
Durch das Betreiben des Kühlgebläses in S150 wird das Kühlgebläse
Wenn beim Prüfen der Wasserpumpe in S110 bestimmt wird, dass die elektrische Wasserpumpe
Wenn beim Bestimmen des Eintritts in den Sicherheitsmodus in S170 bestimmt wird, dass die Temperatur des Antriebsaggregates
Wenn beim Bestimmen des Eintritts in den Sicherheitsmodus in S170 bestimmt wird, dass die Temperatur des Antriebsaggregates
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